JPWO2020179876A1 - 高い直線光透過率を有するジルコニア焼結体 - Google Patents
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Abstract
Description
〔1〕イットリアを2.0〜9.0mol%含み、平均一次粒子径が60nm以下で、かつ100nmを超える粒径を有する粒子が0.5質量%以下であるジルコニア粒子からなり、厚さ1.5mmにおけるΔL*(W−B)が5以上である、ジルコニア成形体。
〔2〕常圧下、900〜1200℃で焼結した後の3点曲げ強さが500MPa以上である、〔1〕に記載のジルコニア成形体。
〔3〕常圧下、900〜1200℃で焼結した後の厚さ0.5mmにおける波長700nmの光の透過率が40%以上である、〔1〕または〔2〕に記載のジルコニア成形体。
〔4〕常圧下、900〜1200℃で焼結した後、180℃熱水中に5時間浸漬させた後の正方晶系および立方晶系に対する単斜晶系の割合が5%以下である、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のジルコニア成形体。
〔5〕200〜800℃で焼結した後の厚さ1.5mmにおけるΔL*(W−B)が5以上である、〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載のジルコニア成形体。
〔6〕イットリアを2.0〜9.0mol%含み、厚さ1.5mmにおけるΔL*(W−B)が5以上である、ジルコニア仮焼体。
〔7〕常圧下、900〜1200℃で焼結した後の3点曲げ強さが500MPa以上である、〔6〕に記載のジルコニア仮焼体。
〔8〕常圧下、900〜1200℃で焼結した後の厚さ0.5mmにおける波長700nmの光の透過率が40%以上である、〔6〕または〔7〕に記載のジルコニア仮焼体。
〔9〕常圧下、900〜1200℃で焼結した後、180℃熱水中に5時間浸漬させた後の正方晶系および立方晶系に対する単斜晶系の割合が5%以下である、〔6〕〜〔8〕のいずれかに記載のジルコニア仮焼体。
〔10〕〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載のジルコニア成形体を用いる、ジルコニア仮焼体の製造方法。
〔11〕〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載のジルコニア成形体を200〜800℃で仮焼する工程を含む、〔10〕に記載のジルコニア仮焼体の製造方法。
〔12〕蛍光剤と、2.0〜9.0mol%のイットリアを含み、厚さ1.0mmにおける直線光透過率が1%以上である、ジルコニア焼結体。
〔13〕3点曲げ強さが500MPa以上である、〔12〕に記載のジルコニア焼結体。
〔14〕厚さ0.5mmにおける波長700nmの光の透過率が40%以上である、〔12〕または〔13〕に記載のジルコニア焼結体。
〔15〕180℃熱水中に5時間浸漬させた後の正方晶系および立方晶系に対する単斜晶系の割合が5%以下である、〔12〕〜〔14〕のいずれかに記載のジルコニア焼結体。
〔16〕〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載のジルコニア成形体を用いる、ジルコニア焼結体の製造方法。
〔17〕該ジルコニア成形体を常圧下、900〜1200℃で焼結する工程を含む、〔16〕に記載のジルコニア焼結体の製造方法。
〔18〕〔6〕〜〔9〕のいずれかに記載のジルコニア仮焼体を用いる、ジルコニア焼結体の製造方法。
〔19〕該ジルコニア仮焼体を常圧下、900〜1200℃で焼結する工程を含む、〔18〕に記載のジルコニア焼結体の製造方法。
本発明のジルコニア焼結体は蛍光剤を含む。ジルコニア焼結体が蛍光剤を含むことにより蛍光性を有する。蛍光剤の種類に特に制限はなく、いずれかの波長の光で蛍光を発することのできるもののうちの1種または2種以上を用いることができる。このような蛍光剤としては金属元素を含むものが挙げられる。当該金属元素としては、例えば、Ga、Bi、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Tmなどが挙げられる。蛍光剤はこれらの金属元素のうちの1種を単独で含んでいてもよく、2種以上を含んでいてもよい。これらの金属元素の中でも、本発明の効果がより顕著に奏されることなどから、Ga、Bi、Eu、Gd、Tmが好ましく、Bi、Euがより好ましい。本発明のジルコニア焼結体を製造する際に使用される蛍光剤としては、例えば、上記金属元素の酸化物、水酸化物、酢酸塩、硝酸塩などが挙げられる。また蛍光剤は、Y2SiO5:Ce、Y2SiO5:Tb、(Y,Gd,Eu)BO3、Y2O3:Eu、YAG:Ce、ZnGa2O4:Zn、BaMgAl10O17:Euなどであってもよい。
fc = 100 × Ic/(Im+It+Ic)
ここで、fcはジルコニア焼結体における立方晶系の割合(%)を表し、Imは2θ=28°付近のピーク(単斜晶系の(11−1)面に基づくピーク)の高さを表し、Itは2θ=30°付近のピーク(正方晶系の(111)面に基づくピーク)の高さを表し、Icは2θ=30°付近のピーク(立方晶系の(111)面に基づくピーク)の高さを表す。なお、2θ=30°付近のピークが、正方晶系の(111)面および立方晶系の(111)面の混相に基づくピークとして現れ、正方晶系の(111)面に基づくピークと立方晶系の(111)面に基づくピークとの分離が困難な場合には、リートベルト法を採用するなどして正方晶系と立方晶系の比を求めた上で、これを当該混相に基づくピークの高さ(It+c)に乗じることにより、ItおよびIcを求めることができる。
fm = 100 × Im/(It+c)
ここで、fmはジルコニア焼結体における、180℃熱水中に5時間浸漬させた後の正方晶系および立方晶系に対する単斜晶系の割合(%)を表し、Imは2θ=28°付近のピーク(単斜晶系の(11−1)面に基づくピーク)の高さを表し、It+cは2θ=30°付近のピーク(正方晶系の(111)面および立方晶系の(111)面の混相に基づくピーク)の高さを表す。なお、2θ=30°付近のピークが、正方晶系の(111)面に基づくピークと立方晶系の(111)面に基づくピークとに分離して現れ、上記It+cを特定するのが困難な場合には、正方晶系の(111)面に基づくピークの高さ(It)と立方晶系の(111)面に基づくピークの高さ(Ic)との和を上記It+cとすることができる。
本発明のジルコニア成形体は、イットリアを2.0〜9.0mol%含み、平均一次粒子径が60nm以下で、かつ100nmを超える粒径を有する粒子が0.5質量%以下であるジルコニア粒子からなり、厚さ1.5mmにおけるΔL*(W−B)が5以上であることを特徴とする。該ジルコニア成形体を用いることにより、強度と透光性が共に優れ、直線光透過率が優れたジルコニア焼結体を得ることができる。
本発明のジルコニア成形体の製造方法は、本発明の効果を奏する限り特に制限はないが、透光性および強度が共に優れ、直線光透過率に優れた本発明のジルコニア焼結体を容易に得ることができることから、ジルコニア粒子を成形する成形工程を有する方法であることが好ましい。
(i)ジルコニア粒子を含むスラリーをスリップキャスティングする工程;
(ii)ジルコニア粒子を含むスラリーをゲルキャスティングする工程;
(iii)ジルコニア粒子を含む粉末をプレス成形する工程;
(iv)ジルコニア粒子および樹脂を含む組成物を成形する工程;および
(v)ジルコニア粒子および重合性単量体を含む組成物を重合させる工程;
のうちの少なくともいずれかであることが好ましい。
ジルコニア粒子を含むスラリーの調製方法に特に制限はなく、例えば、上記したブレークダウンプロセスやビルディングアッププロセスを経て得られるものであってもよいし、市販のものであってもよい。
ジルコニア粒子を含む粉末の調製方法に特に制限はなく、より均一で物性に優れたジルコニア焼結体を得ることができることなどから、上記したジルコニア粒子を含むスラリーを乾燥させることによって得ることが好ましい。ここで乾燥に供される当該スラリーは、蛍光剤および/または着色剤および/または透光性調整剤をさらに含んでいてもよい。
なお、蛍光剤は、分散媒を置換した後に添加してもよいが、より均一で物性に優れたジルコニア焼結体を得ることができることなどから、分散媒を置換する前に添加することが好ましい。同様に、スラリーに着色剤および/または透光性調整剤を含ませる場合には、分散媒を置換した後に添加してもよいが、より均一で物性に優れたジルコニア焼結体を得ることができることなどから、分散媒を置換する前に添加することが好ましい。
ジルコニア粒子および樹脂を含む組成物の調製方法に特に制限はなく、例えば、上記のジルコニア粒子を含む粉末と樹脂とを混合することにより得ることができる。
ジルコニア粒子および重合性単量体を含む組成物の調製方法に特に制限はなく、例えば、上記のジルコニア粒子を含む粉末と重合性単量体とを混合することにより得ることができる。
ジルコニア粒子を含むスラリーをスリップキャスティングする工程を有する方法によりジルコニア成形体を製造する場合において、スリップキャスティングの具体的な方法に特に制限はなく、例えば、ジルコニア粒子を含むスラリーを型に流し込んだ後に乾燥させる方法を採用することができる。
ジルコニア粒子を含むスラリーをゲルキャスティングする工程を有する方法によりジルコニア成形体を製造する場合において、ゲルキャスティングの具体的な方法に特に制限はなく、例えば、ジルコニア粒子および蛍光剤を含むスラリーを型内でゲル化させるなどして賦形された湿潤体を得た後に、これを乾燥させる方法を採用することができる。
ジルコニア粒子を含む粉末をプレス成形する工程を有する方法によりジルコニア成形体を製造する場合において、プレス成形の具体的な方法に特に制限はなく、公知のプレス成形機を用いて行うことができる。プレス成形の具体的な方法としては、例えば、一軸プレスなどが挙げられる。また、得られるジルコニア成形体の密度を上げるため、一軸プレスした後に冷間等方圧加圧(CIP)処理をさらに施すことが好ましい。
ジルコニア粒子および樹脂を含む組成物を成形する工程を有する方法によりジルコニア成形体を製造する場合において、当該組成物を成形するための具体的な方法に特に制限はなく、例えば、射出成形、注型成形、押出成形などを採用することができる。また、当該組成物を熱溶解法(FDM)で造形する方法、インクジェット法、粉末/バインダー積層法等の積層造形法(3Dプリンティング等)を採用してもよい。これらの成形方法の中でも、射出成形および注型成形が好ましく、射出成形がより好ましい。
ジルコニア粒子および重合性単量体を含む組成物を重合させることにより、当該組成物中の重合性単量体が重合して組成物を硬化させることができる。当該重合させる工程を有する方法によりジルコニア成形体を製造する場合において、その具体的な方法に特に制限はなく、例えば、(a)ジルコニア粒子および重合性単量体を含む組成物を型内で重合させる方法;(b)ジルコニア粒子および重合性単量体を含む組成物を用いる光造形(ステレオリソグラフィー;SLA)法などを採用することができる。これらの中でも、(b)の光造形法が好ましい。光造形法によれば、最終的に得られるジルコニア焼結体における所望の形状に対応した形状をジルコニア成形体を製造する時点で付与することができる。そのため、特に本発明のジルコニア焼結体を歯科用補綴物等の歯科材料として用いる場合などにおいて、当該光造形法が好適な場合がある。
本発明のジルコニア仮焼体は、イットリアを2.0〜9.0mol%含み、厚さ1.5mmにおけるΔL*(W−B)が5以上であることを特徴とする。該ジルコニア仮焼体を用いることにより、強度と透光性が共に優れ、直線光透過率が優れたジルコニア焼結体を得ることができる。
本発明のジルコニア仮焼体の製造方法は、例えば、本発明のジルコニア成形体を用いることを特徴とし、該ジルコニア成形体を200〜800℃で仮焼する工程を含む製造方法が好ましい。仮焼温度は、目的とするジルコニア仮焼体が容易に得られるなどの観点から、200℃以上であることが好ましく、250℃以上であることがより好ましく、300℃以上であることがさらに好ましく、また、800℃以下であることが好ましく、700℃以下であることがより好ましく、600℃以下であることがさらに好ましい。仮焼温度が上記下限以上であることにより、有機物の残渣の発生を効果的に抑制することができる。また、仮焼温度が上記上限以下であることにより、焼結が過剰に進行して切削加工機での切削(ミリング)が困難になるのを抑制することができる。
上記のとおり、本発明のジルコニア焼結体は、本発明のジルコニア成形体を常圧下で焼結することにより製造することができ、また、本発明のジルコニア仮焼体を常圧下で焼結することにより製造することもできる。
本発明のジルコニア焼結体の用途に特に制限はないが、本発明のジルコニア焼結体は、透光性および強度が共に優れ、直線光透過率に優れることから、歯科用補綴物等の歯科材料などとして特に好適であり、中でも、歯頸部に使用される歯科用補綴物のみならず、臼歯咬合面や前歯切端部に使用される歯科用補綴物としても極めて有用である。本発明のジルコニア焼結体は、特に前歯切端部に使用される歯科用補綴物として使用することが好ましい。
ジルコニア粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)にて写真撮影し、得られた画像上で任意の粒子100個について各粒子の粒子径(最大径)を測定し、それらの平均値をジルコニア粒子の平均一次粒子径とした。
ジルコニア粒子をメタノールに分散させ、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置(株式会社堀場製作所製、LA−950)を用いて測定した。
ジルコニア焼結体における結晶粒径は、ジルコニア焼結体断面の電界放出型走査電子顕微鏡(FE−SEM)写真を撮影し、その撮影画像にある任意の粒子を10個選択し、各々の円相当径(同一面積の真円の直径)の平均値として求めた。
ジルコニア焼結体の3点曲げ強さは、ISO 6872:2015に準拠して測定した。
各実施例および比較例の板状のジルコニア焼結体から4mm×1.2mm×15mmの試料を作製して、該試料について万能試験機を用いて、支点間距離12mm、クロスヘッドスピード0.5mm/分の条件で測定を行った。
ジルコニア焼結体の厚さ0.5mmにおける波長700nmの光の透過率は、分光光度計(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、「日立分光光度計 U−3900H形」)を用い、光源より発生した光を試料に透過および散乱させ、積分球を利用して測定した。当該測定においては、一旦、300〜750nmの波長領域で透過率を測定した上で、波長700nmの光についての透過率を求めた。測定には、両面を鏡面研磨加工した直径15mm×厚さ0.5mmの円盤状のジルコニア焼結体を試料として用いた。
ジルコニア焼結体の厚さ1.0mmにおける直線光透過率は、濁度計(日本電色工業株式会社製、「Haze Meter NDH 4000」)を用い、光源より発生した光を試料に透過および散乱させ、積分球を利用して測定した。当該測定においては、直線光透過率はISO 13468−1:1996およびJIS K 7361−1:1997に準じて測定し、ヘイズはISO 14782−1:1999およびJIS K 7136:2000に準じて測定し、直線光透過率を測定した。測定には、両面を鏡面研磨加工した直径15mm×厚さ1.0mmの円盤状のジルコニア焼結体を試料として用いた。
ジルコニア焼結体における立方晶系の割合は結晶相の解析によって求めた。具体的には、ジルコニア焼結体の表面を鏡面加工した部分について、X線回折(XRD)測定を行い、以下の式から求めた。
fc = 100 × Ic/(Im+It+Ic)
ここで、fcはジルコニア焼結体における立方晶系の割合(%)を表し、Imは2θ=28°付近のピーク(単斜晶系の(11−1)面に基づくピーク)の高さを表し、Itは2θ=30°付近のピーク(正方晶系の(111)面に基づくピーク)の高さを表し、Icは2θ=30°付近のピーク(立方晶系の(111)面に基づくピーク)の高さを表す。測定には、各実施例および比較例の円盤状のジルコニア焼結体を試料として用いた。
ジルコニア焼結体の、180℃熱水中に5時間浸漬させた後の正方晶系および立方晶系に対する単斜晶系の割合は、ジルコニア焼結体の表面を鏡面加工し、これを180℃の熱水中に5時間浸漬させた後、上記部分について、X線回折(XRD)測定を行い、以下の式から求めた。
fm = 100 × Im/(It+c)
ここで、fmはジルコニア焼結体における、180℃熱水中に5時間浸漬させた後の正方晶系および立方晶系に対する単斜晶系の割合(%)を表し、Imは2θ=28°付近のピーク(単斜晶系の(11−1)面に基づくピーク)の高さを表し、It+cは2θ=30°付近のピーク(正方晶系の(111)面および立方晶系の(111)面の混相に基づくピーク)の高さを表す。測定には、各実施例および比較例の円盤状のジルコニア焼結体を試料として用いた。
ジルコニア焼結体の外観(色)は目視にて評価した。
ジルコニア焼結体の蛍光性はUV光下における蛍光の有無を目視にて評価した。
ジルコニア成形体およびジルコニア仮焼体の厚さ1.5mmにおけるΔL*(W−B)は分光測色計を用いて測定した。具体的には、分光測色計(コニカミノルタジャパン株式会社製、「CM−3610A」)を用いて測定し、コニカミノルタ株式会社製色彩管理ソフトウェア「SpectraMagic NX ver.2.5」を使用して算出した。当該測定においては、光源はF11を用い、反射光を測定することで求めた。測定には、直径20mm×厚さ1.5mmの円盤状のジルコニア成形体およびジルコニア仮焼体を試料として用いた。
0.62モル/Lのオキシ塩化ジルコニウムおよび0.038モル/Lの塩化イットリウムを含む混合水溶液1.0Lと、1.9モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液0.5Lをそれぞれ準備した。
沈殿槽内に純水1.0Lを注ぎ、さらに上記混合水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とを同時に注ぎ、オキシ塩化ジルコニウムと塩化イットリウムを共沈させてスラリーを得た。これを濾過および洗浄した後、酢酸22.2gを当該スラリーに加え、200℃で3時間水熱処理した。得られたスラリーを100nmの孔径を有するメンブレンフィルターで遠心濾過し、固形分濃度(ジルコニアとイットリアの濃度)が5.0質量%となるように純水を加え、粗大粒子を取り除いたジルコニアスラリーを作製した。このジルコニアスラリーに含まれるジルコニア粒子の平均一次粒子径は17nmであり、100nmを超える粒径を有するジルコニア粒子は確認できなかった。
当該ジルコニアスラリーを成形用スラリーとして石膏型に流し込み、2週間室温にて放置した後、冷間等方圧加圧(CIP)処理(圧力170MPa)して密度を上げてジルコニア成形体を得た。石膏型はCIP前の成形体形状が25mm×25mm×5mmの板状および直径20mm×厚さ2.5mmの円盤状となるように作製した。なお石膏型は、石膏(「ノリタケデンタルプラスター」、クラレノリタケデンタル株式会社製)に混水率50質量%で水を混和して作製した。このジルコニア成形体を常圧下、500℃で2時間仮焼してジルコニア仮焼体を得た。さらに、このジルコニア仮焼体を常圧下、1100℃で2時間焼結してイットリアを3mol%含むジルコニア焼結体を得た。得られたジルコニア焼結体は白色であった。各測定結果を表1に示した。
また、上記と同様にして作製したジルコニア仮焼体に対して、ミリング装置(「カタナH−18」、クラレノリタケデンタル株式会社製)を用いて、上顎中切歯単冠形状および下顎第一大臼歯単冠形状のジルコニア仮焼体をそれぞれ切削し、これらを常圧下、1100℃で2時間焼結して、歯冠形状の歯科用補綴物をそれぞれ得た。
0.62モル/Lのオキシ塩化ジルコニウムおよび0.066モル/Lの塩化イットリウムを含む混合水溶液1.0Lを用いる以外は実施例1と同様にジルコニアスラリーを作製した。当該ジルコニアスラリーに含まれるジルコニア粒子の平均一次粒子径は18nmであり、100nmを超える粒径を有するジルコニア粒子は0.35質量%であった。
上記で得られたスラリーを成形用スラリーとして用いた以外は実施例1と同様にして、イットリアを5mol%含む、ジルコニア成形体、ジルコニア仮焼体およびジルコニア焼結体をそれぞれ得た。得られたジルコニア焼結体は白色であった。各測定結果を表1に示した。
0.62モル/Lのオキシ塩化ジルコニウムおよび0.108モル/Lの塩化イットリウムを含む混合水溶液1.0Lを用いる以外は実施例1と同様にジルコニアスラリーを作製した。当該ジルコニアスラリーに含まれるジルコニア粒子の平均一次粒子径は17nmであり、100nmを超える粒径を有するジルコニア粒子は0.15質量%であった。
上記で得られたスラリーを成形用スラリーとして用いた以外は実施例1と同様にして、イットリアを8mol%含む、ジルコニア成形体、ジルコニア仮焼体およびジルコニア焼結体をそれぞれ得た。得られたジルコニア焼結体は白色であった。各測定結果を表1に示した。
実施例2で調製したジルコニアスラリー(平均一次粒子径は18nm、100nmを超える粒径を有するジルコニア粒子は0.35質量%)に対して、硝酸ビスマスの希硝酸溶液を、ジルコニアの質量に対するビスマスの酸化物(Bi2O3)換算の含有率が0.02質量%となるように添加して、ジルコニア粒子、蛍光剤を含む成形用スラリーとした。
成形用スラリーとして上記で得られたものを用いたこと以外は実施例1と同様にして、イットリアを5mol%含む、ジルコニア成形体、ジルコニア仮焼体およびジルコニア焼結体をそれぞれ得た。得られたジルコニア焼結体は白色であり、また蛍光性を有していた。各測定結果を表1に示した。
実施例2で調製したジルコニアスラリー(平均一次粒子径は18nm、100nmを超える粒径を有するジルコニア粒子は0.35質量%)に対して、硝酸ニッケル(II)水溶液を、ジルコニアの質量に対するニッケル(II)の酸化物(NiO)換算の含有率が0.02質量%となるように添加して、ジルコニア粒子、着色剤を含む成形用スラリーとした。
成形用スラリーとして上記で得られたものを用いたこと以外は実施例1と同様にして、イットリアを5mol%含む、ジルコニア成形体、ジルコニア仮焼体およびジルコニア焼結体をそれぞれ得た。得られたジルコニア焼結体は赤色に着色していた。各測定結果を表1に示した。
ジルコニア粒子の粉末「TZ−3Y」(東ソー株式会社製、イットリア含有率:3mol%、平均一次粒子径:30nm)を一軸プレスにて25mm×25mm×5mmの板状および直径20mm×厚さ2.5mmの円盤状にそれぞれ成形し、これらを冷間等方圧加圧(CIP)処理(圧力170MPa)して密度を上げてジルコニア成形体を得た。これらのジルコニア成形体を常圧下、500℃で2時間仮焼してジルコニア仮焼体を得た。さらに、これらのジルコニア仮焼体を常圧下、1100℃で2時間焼結してイットリアを3mol%含むジルコニア焼結体を得た。得られたジルコニア焼結体は白色であった。各測定結果を表1に示した。
比較例1で作製したジルコニア成形体を常圧下、500℃で2時間仮焼してジルコニア仮焼体を得た。さらに、これらのジルコニア仮焼体を常圧下、1500℃で2時間焼結してイットリアを3mol%含むジルコニア焼結体を得た。得られたジルコニア焼結体は白色であった。各測定結果を表1に示した。
ジルコニア粒子の粉末「TZ−8YS」(東ソー株式会社製、イットリア含有率:8mol%、平均一次粒子径:300nm)を一軸プレスにて25mm×25mm×5mmの板状および直径20mm×厚さ2.5mmの円盤状にそれぞれ成形し、これらを冷間等方圧加圧(CIP)処理(圧力170MPa)して密度を上げてジルコニア成形体を得た。これらのジルコニア成形体を常圧下、500℃で2時間仮焼してジルコニア仮焼体を得た。さらに、これらのジルコニア仮焼体を常圧下、1500℃で2時間焼結してイットリアを8mol%含むジルコニア焼結体を得た。得られたジルコニア焼結体は白色であった。各測定結果を表1に示した。
0.62モル/Lのオキシ塩化ジルコニウムおよび0.066モル/Lの塩化イットリウムを含む混合水溶液1.0Lと、1.9モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液0.5Lをそれぞれ準備した。
沈殿槽内に純水1.0Lを注ぎ、さらに上記混合水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とを同時に注ぎ、オキシ塩化ジルコニウムと塩化イットリウムを共沈させてスラリーを得た。
これを濾過および洗浄した後、酢酸22.2gを上記スラリーに加え、200℃で3時間水熱処理し、固形分濃度(ジルコニアとイットリアの濃度)が5.0質量%となるように純水を加えてジルコニアスラリーを作製した。このジルコニアスラリーに含まれるジルコニア粒子の平均一次粒子径は19nmであり、100nmを超える粒径を有するジルコニア粒子は5.3質量%であった。
上記で得られたジルコニアスラリーを成形用スラリーとして用いた以外は実施例1と同様にして、イットリアを5mol%含む、ジルコニア成形体、ジルコニア仮焼体およびジルコニア焼結体をそれぞれ得た。得られたジルコニア焼結体は白色であった。各測定結果を表1に示した。
実施例2で調製したジルコニアスラリー(平均一次粒子径は18nm、100nmを超える粒径を有するジルコニア粒子は0.35質量%)に、pH調整剤として水酸化テトラメチルアンモニウムを添加し、分散剤としてクエン酸三アンモニウムを添加した。この混合物を加熱撹拌しながら、ゲル化剤としてアガロースを添加して、ジルコニア粒子、pH調整剤、分散剤およびゲル化剤を含む成形用スラリーを作製した。
この成形用スラリーをポリプロピレン製の型に流し込み、室温で16日間乾燥させてジルコニア成形体を得た。このジルコニア成形体を常圧下、500℃で2時間仮焼してジルコニア仮焼体を得た。さらに、このジルコニア仮焼体を常圧下、1100℃で2時間焼結してイットリアを5mol%含むジルコニア焼結体を得た。得られたジルコニア焼結体は白色であった。各測定結果を表2に示した。
実施例2で調製したジルコニアスラリー(平均一次粒子径は18nm、100nmを超える粒径を有するジルコニア粒子は0.35質量%)に対して、分散媒置換操作として、2−エトキシエタノール50質量部を加え、ロータリーエバポレーターを用いて総量100質量部になるように濃縮した。上記分散媒置換操作を4回繰り返して2−エトキシエタノール置換スラリーを得た。この2−エトキシエタノール置換スラリーの残存水分量をカールフィッシャー水分量計を用いて測定したところ0.05質量%であった。
この2−エトキシエタノール置換スラリーを送り量5mL/分、入口温度150℃、出口温度100℃の条件でスプレードライヤー(日本ビュッヒ株式会社製、B−290)を用いて乾燥して、ジルコニア粒子を含む粉末を得た。
また、上記と同様にして作製したジルコニア仮焼体に対して、ミリング装置(「カタナH−18」、クラレノリタケデンタル株式会社製)を用いて、上顎中切歯単冠形状および下顎第一大臼歯単冠形状のジルコニア仮焼体をそれぞれ切削し、これらを常圧下、1100℃で2時間焼結して、歯冠形状の歯科用補綴物をそれぞれ得た。
実施例2で調製したジルコニアスラリー(平均一次粒子径は18nm、100nmを超える粒径を有するジルコニア粒子は0.35質量%)に対して、当該ジルコニアスラリーの9体積倍のイソプロパノールを加え、これを遠沈管に入れて十分に混合し、4000rpmで10分間遠心した。白色物の沈降を確認した上で上清を取り除き、これに再度イソプロパノールを加えて十分に混合し、4000rpmで10分間遠心した。白色物の沈降を確認した上で上清を取り除き、これにメタノールを加えることによって使用したジルコニアスラリーと同体積となるようにし、さらに十分に混合してメタノール置換スラリーを得た。このメタノール置換スラリーの残存水分量をカールフィッシャー水分量計を用いて測定したところ0.08質量%であった。
得られたメタノール置換スラリーを超臨界乾燥装置を用いて、以下の手順により超臨界乾燥した。すなわち、メタノール置換スラリーを圧力容器に入れ、圧力容器を超臨界二酸化炭素抽出装置につなぎ、圧漏れのないことを確認した。その後、圧力容器と予熱管を60℃に加温したウォーターバスに漬け、80℃まで昇温すると共に、25MPaまで加圧して、安定化のため10分間静置した。次に、二酸化炭素およびエントレーナーとしてのメタノールを所定条件下(温度:80℃、圧力:25MPa、二酸化炭素の流量:10mL/分、エントレーナー(メタノール)の流量:1.5mL/分)で導入し、2時間経過時点でメタノール導入を停止し、二酸化炭素のみの導入を続けた。二酸化炭素のみの導入が2時間経過した後、二酸化炭素の送液を停止し、温度を80℃に保持したまま圧力を約20分かけて25MPaから徐々に下げて常圧に戻した。圧力容器をウォーターバスから出して常温まで冷却し、開封して処理済み試料を回収し、ジルコニア粒子を含む粉末を得た。
粉末として上記で得られたものを用いたこと以外は実施例7と同様にして、イットリアを5mol%含む、ジルコニア成形体、ジルコニア仮焼体およびジルコニア焼結体をそれぞれ得た。得られたジルコニア焼結体は白色であった。各測定結果を表2に示した。
実施例2で調製したジルコニアスラリー(平均一次粒子径は18nm、100nmを超える粒径を有するジルコニア粒子は0.35質量%)に対して、当該ジルコニアスラリーの9体積倍のイソプロパノールを加え、これを遠沈管に入れて十分に混合し、4000rpmで10分間遠心した。白色物の沈降を確認した上で上清を取り除き、これに再度イソプロパノールを加えて十分に混合し、4000rpmで10分間遠心した。白色物の沈降を確認した上で上清を取り除き、これにtert−ブチルアルコールを加えることによって使用したジルコニアスラリーと同体積となるようにし、さらに十分に混合してtert−ブチルアルコール置換スラリーを得た。このtert−ブチルアルコール置換スラリーの残存水分量をカールフィッシャー水分量計を用いて測定したところ0.05質量%であった。
粉末として上記で得られたものを用いたこと以外は実施例7と同様にして、イットリアを5mol%含む、ジルコニア成形体、ジルコニア仮焼体およびジルコニア焼結体をそれぞれ得た。得られたジルコニア焼結体は白色であった。各測定結果を表2に示した。
実施例1で調製したジルコニアスラリー(平均一次粒子径は17nm、100nmを超える粒径を有するジルコニア粒子は確認できなかった)に対して、硝酸ビスマスの希硝酸溶液を、ジルコニアの質量に対するビスマスの酸化物(Bi2O3)換算の含有率が0.02質量%となるように添加して、ジルコニア粒子、蛍光剤を含む成形用スラリーとした。
成形用スラリーとして上記で得られたものを用いたこと以外は実施例1と同様にして、イットリアを3mol%含む、ジルコニア成形体、ジルコニア仮焼体およびジルコニア焼結体をそれぞれ得た。得られたジルコニア焼結体は白色であり、また蛍光性を有していた。各測定結果を表2に示した。
実施例3で調製したジルコニアスラリー(平均一次粒子径は17nm、100nmを超える粒径を有するジルコニア粒子は0.15質量%)に対して、硝酸ビスマスの希硝酸溶液を、ジルコニアの質量に対するビスマスの酸化物(Bi2O3)換算の含有率が0.02質量%となるように添加して、ジルコニア粒子、蛍光剤を含む成形用スラリーとした。
成形用スラリーとして上記で得られたものを用いたこと以外は実施例3と同様にして、イットリアを8mol%含む、ジルコニア成形体、ジルコニア仮焼体およびジルコニア焼結体をそれぞれ得た。得られたジルコニア焼結体は白色であり、また蛍光性を有していた。各測定結果を表2に示した。
実施例4で調製したジルコニアスラリー(平均一次粒子径は18nm、100nmを超える粒径を有するジルコニア粒子は0.35質量%、ジルコニアの質量に対するビスマスの酸化物(Bi2O3)換算の含有率が0.02質量%となるようにビスマスの希硝酸溶液を添加)に対して、pH調整剤として水酸化テトラメチルアンモニウムを添加し、分散剤としてクエン酸三アンモニウムを添加した。この混合物を加熱撹拌しながら、ゲル化剤としてアガロースを添加して、ジルコニア粒子、蛍光剤、pH調整剤、分散剤およびゲル化剤を含む成形用スラリーを作製した。
成形用スラリーとして上記で得られたものを用いたこと以外は実施例6と同様にして、イットリアを5mol%含む、ジルコニア成形体、ジルコニア仮焼体およびジルコニア焼結体をそれぞれ得た。得られたジルコニア焼結体は白色であり、また蛍光性を有していた。各測定結果を表2に示した。
実施例4で調製したジルコニアスラリー(平均一次粒子径は18nm、100nmを超える粒径を有するジルコニア粒子は0.35質量%、ジルコニアの質量に対するビスマスの酸化物(Bi2O3)換算の含有率が0.02質量%となるようにビスマスの希硝酸溶液を添加)に対して、分散媒置換操作として、2−エトキシエタノール50質量部を加え、ロータリーエバポレーターを用いて総量100質量部になるように濃縮した。上記分散媒置換操作を4回繰り返して2−エトキシエタノール置換スラリーを得た。この2−エトキシエタノール置換スラリーの残存水分量をカールフィッシャー水分量計を用いて測定したところ0.07質量%であった。
この2−エトキシエタノール置換スラリーを送り量5mL/分、入口温度150℃、出口温度100℃の条件でスプレードライヤー(日本ビュッヒ株式会社製、B−290)を用いて乾燥して、ジルコニア粒子と蛍光剤を含む粉末を得た。
また、上記と同様にして作製したジルコニア仮焼体に対して、ミリング装置(「カタナH−18」、クラレノリタケデンタル株式会社製)を用いて、上顎中切歯単冠形状および下顎第一大臼歯単冠形状のジルコニア仮焼体をそれぞれ切削し、これらを常圧下、1100℃で2時間焼結して、歯冠形状の歯科用補綴物をそれぞれ得た。得られた歯冠形状のジルコニア焼結体は蛍光性を有していた。
実施例4で調製したジルコニアスラリー(平均一次粒子径は18nm、100nmを超える粒径を有するジルコニア粒子は0.35質量%、ジルコニアの質量に対するビスマスの酸化物(Bi2O3)換算の含有率が0.02質量%となるようにビスマスの希硝酸溶液を添加)に対して、当該ジルコニアスラリーの9体積倍のイソプロパノールを加え、これを遠沈管に入れて十分に混合し、4000rpmで10分間遠心した。白色物の沈降を確認した上で上清を取り除き、これに再度イソプロパノールを加えて十分に混合し、4000rpmで10分間遠心した。白色物の沈降を確認した上で上清を取り除き、これにメタノールを加えることによって使用したジルコニアスラリーと同体積となるようにし、さらに十分に混合してメタノール置換スラリーを得た。このメタノール置換スラリーの残存水分量をカールフィッシャー水分量計を用いて測定したところ0.06質量%であった。
上記のメタノール置換スラリーを用いる以外は実施例8と同様にして、ジルコニア粒子と蛍光剤を含む粉末を得た。
また、上記と同様にして作製したジルコニア仮焼体に対して、ミリング装置(「カタナH−18」、クラレノリタケデンタル株式会社製)を用いて、上顎中切歯単冠形状および下顎第一大臼歯単冠形状のジルコニア仮焼体をそれぞれ切削し、これらを常圧下、1100℃で2時間焼結して、歯冠形状の歯科用補綴物をそれぞれ得た。得られた歯冠形状のジルコニア焼結体は蛍光性を有していた。
Claims (19)
- イットリアを2.0〜9.0mol%含み、平均一次粒子径が60nm以下で、かつ100nmを超える粒径を有する粒子が0.5質量%以下であるジルコニア粒子からなり、厚さ1.5mmにおけるΔL*(W−B)が5以上である、ジルコニア成形体。
- 常圧下、900〜1200℃で焼結した後の3点曲げ強さが500MPa以上である、請求項1に記載のジルコニア成形体。
- 常圧下、900〜1200℃で焼結した後の厚さ0.5mmにおける波長700nmの光の透過率が40%以上である、請求項1または2に記載のジルコニア成形体。
- 常圧下、900〜1200℃で焼結した後、180℃熱水中に5時間浸漬させた後の正方晶系および立方晶系に対する単斜晶系の割合が5%以下である、請求項1〜3のいずれかに記載のジルコニア成形体。
- 200〜800℃で焼結した後の厚さ1.5mmにおけるΔL*(W−B)が5以上である、請求項1〜4のいずれかに記載のジルコニア成形体。
- イットリアを2.0〜9.0mol%含み、厚さ1.5mmにおけるΔL*(W−B)が5以上である、ジルコニア仮焼体。
- 常圧下、900〜1200℃で焼結した後の3点曲げ強さが500MPa以上である、請求項6に記載のジルコニア仮焼体。
- 常圧下、900〜1200℃で焼結した後の厚さ0.5mmにおける波長700nmの光の透過率が40%以上である、請求項6または7に記載のジルコニア仮焼体。
- 常圧下、900〜1200℃で焼結した後、180℃熱水中に5時間浸漬させた後の正方晶系および立方晶系に対する単斜晶系の割合が5%以下である、請求項6〜8のいずれかに記載のジルコニア仮焼体。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のジルコニア成形体を用いる、ジルコニア仮焼体の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のジルコニア成形体を200〜800℃で仮焼する工程を含む、請求項10に記載のジルコニア仮焼体の製造方法。
- 蛍光剤と、2.0〜9.0mol%のイットリアを含み、厚さ1.0mmにおける直線光透過率が1%以上である、ジルコニア焼結体。
- 3点曲げ強さが500MPa以上である、請求項12に記載のジルコニア焼結体。
- 厚さ0.5mmにおける波長700nmの光の透過率が40%以上である、請求項12または13に記載のジルコニア焼結体。
- 180℃熱水中に5時間浸漬させた後の正方晶系および立方晶系に対する単斜晶系の割合が5%以下である、請求項12〜14のいずれかに記載のジルコニア焼結体。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のジルコニア成形体を用いる、ジルコニア焼結体の製造方法。
- 該ジルコニア成形体を常圧下、900〜1200℃で焼結する工程を含む、請求項16に記載のジルコニア焼結体の製造方法。
- 請求項6〜9のいずれかに記載のジルコニア仮焼体を用いる、ジルコニア焼結体の製造方法。
- 該ジルコニア仮焼体を常圧下、900〜1200℃で焼結する工程を含む、請求項18に記載のジルコニア焼結体の製造方法。
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